模具设计与制造毕业设计论文机械类.doc

1、 湘潭大学函授毕业设计 题 目： 透气罩注射模设计 学 院： 湖南汽车技师学院 专 业： 模具设计与制造 班 级： 高模 10-1 班 学 号： 037 姓 名： x x x 指导老师： 陈少友 完成日期： 2012 年 9 月 2 目 录 一、 前言 1. 绪论 3 2. 任务说明书 4 二、 塑件的工艺性分析 1. 塑件的原材料分析 .7 2. 塑件的成型工艺性分析 .7 3. 塑件的表面质量分析 .8 4. 塑件的结构工艺分析 . .8 三、成型设备选择与模塑工艺规程编制 1. 根据最大注射量初选设备 . .8 2. 塑件模塑成型工艺参数的确定 .10 四 、注射模的结构设计 1. 分型

2、面的选择 . .11 2. 型腔数目的确定及型腔的排列 . .11 3. 浇注系统的设计 .11 4. 型芯、型腔结构的确定 . 14 5. 温度调节系统的设计 . 15 6. 成型零件的尺寸计算 .16 7. 注射机有关参数的校核 .18 8. 模架的选择 .19 五、设计小结 1. 设计小结 .20 2. 参考文献 . .21 3 一、绪 论 随着中国当前的经济形势的高速发展，在 “实现中华民族的伟大复兴 ”口号的倡引下，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视

3、和赞赏。在日本，模具被誉为 “进入富裕的原动力 ”，德国则冠之为 “金属加工业的帝王 ”，在罗马尼亚则更为直接： “模具就是黄金 ”。可见模具工业在国民经济中 重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。 近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。 当前，我国工业生产的特

4、点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下，用户对模具制造的 要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。 模具产品向大型化、精密化发展 模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔 (如塑封模已达到一模几百腔 )使模具日趋大型化。 随着零件微型化，以及模具结构发展的要求 (如多工位级进模工位数的增加，其步距精度的提高 )精密模具精度已由原来的 5 m 提高到 2 3 m，今后有些模具加工精度公差要求在 1 m以下，这就要求发展超精加工。 多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套 多功能模具

5、除了冲压成 形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪 表的铁芯组件等。 热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达 80%以上，效果十分明显。4 国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到 10%，个别企业已 达到 20% 30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道

6、模具的关键。 气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成形包括塑料熔体注射和气体 (一般均采用氮气 )注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。 为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及

7、注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在 锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进 行 压缩成型，其效果是：(1)成型件局部内应力小； (2)可得到缩孔少的厚壁成型件； (3)对于塑件狭窄的部件也可注入树脂； (4)用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是： (1) 注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔； (2)充填完后能立即遮断浇口部；

8、(3)压缩作用应仅限于型腔部。 快速经济模具的前景十分广阔 现在是多品种、少批量生产的时代，未来，这种生产方式占工业生产的比例 将达 75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济 具越来越引起人们的重视。例如，研制 各种超塑性材料 (环氧、聚脂等 )制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具：中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术

9、也会得到发展和提高。 模具标准件的应用将日渐广泛 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首 先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降5 低成本；再次是要进一步增加标准件 规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。 模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在 20% 30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致

10、密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末 高速钢解决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热

11、处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积 (TiN、 TiC 等 )、等离子喷涂等技术。 在模具设计制造中将全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及CAD/CAM/CAE 技术已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技 术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特

12、别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具 CAD/CAM 技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。 高速铣削加工将得到更广泛的应用 国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达到 40000 100000r/min,快速进给速 度可达到 30 40m/min，换刀时间可提高到 1 3s。这样就大幅度提高了加工效率，如在加 工压铸模时，可 提高 7 8 倍，并可获得 Ra 10 m 的加工表面粗糙度。形状精度可达 10 m。 另外，还可加工硬度达 60HRC 的模块，形成

13、了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。 6 任务设计书 1.产品图 2. 产量： 1 万件 3. 材料：聚丙烯（ PP） 3. 未标注公差取 MT5 级精度 4. 设计要求： 设计透气罩注射模具，绘制注射模装配图 1 张、工作零件和非标零件图 23 张，编制塑件成型工艺卡 1 份，成型零件机械加工工艺过 程卡 23 份，编写设计说明书 1 份（ 20 页以上），并提交电子文档。 7 图 1 二、 塑件的工艺性分析 塑件的工艺性分析包括 :塑件的原材料分析、塑件的尺寸精度分析、塑件表面质量和塑件的工

14、艺性分析 ,其具体分析如下 ： 1.塑件的原材料分析 （ 1）物理性能： PP 为无毒、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最最轻的品种之一，对水特别稳 定，在水中 14h 的吸水率仅为0.01%。分子量约 815 万之间，成型性好。但因收缩率大，原壁制 品易凹陷，制品表面光泽好，易于着色。 （ 2）力学性能： PP的结晶 度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其强度和硬度、弹性都比高密度 PE(HDP E)高。突出特点是抗弯曲疲劳性（ 7107 ）次开闭的折选弯曲而无损坏痕迹，干摩擦系数与尼 龙相似，但在油润滑下不如尼龙。 （ 3）热性能： PP 具有良好的 耐热性，熔点在 164

15、170 ，制品能在100 以上温度进行消毒灭菌。在不受外力 的作用下， 150 也不变形。脆化为 -35 ，在低于 -35 会发生脆化，耐热性不如 PE。 （ 4）化学稳定性： PP具有良好的化学稳定性，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其他各种化学试剂都 比较稳定 ，但低分子量的脂肪烃、芳香烃等能使 PP 软化和溶胀，化学稳定性随结晶度的增加还有所提 高。所以，PP适合制作俄中化工管道和配件，防腐蚀效果良好。 （ 5）电性能：聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响，有较高的介电系数 ，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品，击穿断崖也很高，适用作电器配件等。

16、抗电压、耐电弧性好，但静电度高，与铜接触易老化， （ 6）耐候性：聚丙烯对紫外线很敏感，加入氧化锌硫代丙酸二月桂脂，炭黑式类似的乳白填料等可以改善其耐老 化性能。 8 2.塑件的 成型工艺 分析 注塑机选用：对注塑机的选用没有特殊要求。由于 PP 具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按 3800t/m2来确定，注射量 20%-85%即可。 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度： PP的熔点为 160-175 ，分解温度为 350 ，但在注射加工时温度设定不能超过 275 。熔融段温度最好在 240 。 模具温度：模具温度 50-90 ，对于尺寸要求

17、较高的用高模温，型芯温度比型腔温度低 5 以上。 注射压力：采用较高注 射压力（ 1500-1800bar）和保压压力（约为注射压力的 80%）。大概在全行程的 95%时转保压，用较长的保压时间。 注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的 PP和模具不适用（出现气泡、气纹）。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。 流道和浇口：流道直径 4-7mm，针形浇口长度 1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为 0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排 气孔深 0.

18、025mm-0.038mm，厚 1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小（例如是壁厚的 50-60%）。均聚 PP制造的产品，厚度不能超过 3mm，否则会有气泡（厚壁制品只能用共聚 PP）。 熔胶背压：可用 5bar 熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。 制品的后处理：为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。 3. 塑件表面质量分析： 该塑件为工业用圆盖塑料 ,对其表面质量没有什么高的要求 ,粗糙度可取Ra3.2um ,塑件内部也不需要较高的表面粗糙度要求 ,所以内外表 面的粗糙度都 3取 Ra3.2um. 4. 塑件的结构工艺性分析 : 从图纸上分

19、析 ,该塑件的外形为回转体 ,壁厚均匀 ,都为 3.5mm,且符合最小壁厚要求 . 塑件型腔较大 ,有尺寸不等的孔 ,如 : 42 、 6 1 7。 3 、塑件的尺寸精度分析 : 该塑件的未注公差按 MT5 级公差要求 ,其余公差要求按制件的制件图所示公差要求 9 三、 成型设备选择与 模具 工艺规程编制 1.根据最大注射量初选设备 通常保证制品所需注射量小于或等于注塑机允许的最大注射量的 80%，否则就会造成制品形状不完整、内部组织疏松或制品强度下降等缺陷；而 过小注射机利用率就偏低，浪费电能，而且塑化长时间处于高温状态会导致塑料 分解变质，因此，应注意注射机能处理的最小注射量，最小注射量通

20、常应大于额定注射量的20%。初选注射机规格通常依据注射机允许的最大注射量、锁模力及塑件外观尺寸等因素确定。习惯上依据其中一个设计依据，其余都作为校核依据。 （ 1） 计算塑件的体积 : 计算单个塑件体积： V=（ 3.14 0.35 8.32+3.14 14.5 3.85 0.35+3.14 6.2 3.850.35-3.14 2.1 0.35-3.14 0.852 0.35 6） cm3 =（ 75.71+61.35+26.23-2.31-4.76） cm3 =156.22 cm3 计算单个塑件质量： PP 的密度为 0.8510.935g/ 3 计算时取平均值 0.893g/ 3 M= V

21、 156.22 0.893=139.5g 该模具设计为一模一腔，所以塑件成型每次总注射量为： M +10=139.5+10 149.5g （凝料的质量初步估算约为 10g） 根据注射量，查塑料成型工艺与模具设计表 4-1 选择 XS ZY-250 型号的螺杆式注射机，满足注射量小于或等于注射机 允许的最大注射量的 80%。 设备主要参数如表 1 所示： 表 1 注 射 机 主 要 技 术 参 数 项 目 设 备 参 数 项 目 设 备 参 数 额 定 注 射 量（ cm3） 250 模 板 行 程（ mm） 500 螺 杆 直 径 （ mm） 50 最 大 模 厚 （ mm） 350 注 射

22、压 力 (MPa) 130 最 小 模 厚 （ mm） 200 注 射 行 程 （ mm） 160 喷 嘴 圆 弧 半 径（ mm） 15 锁 模 力 (kN) 1800 喷 嘴 孔 直 径 （ mm） 4 10 2. 塑件成型工艺参数的确定 PP 注射成型工艺参数见表 2，试模时，可跟据实际情况做适当调整 表 2 散 热 壳 注 射 成 型 工 艺 卡 片 （厂 名） 塑 料 注 射 成 型 工 艺 卡 片 资料编号 车 间 共 1 页 第 1 页 零件名称 透 气 罩 材 料 牌 号 PP 设备型号 XS-ZY-250 装配图号 材 料 定 额 每 模 制 件 数 1 件 零件图号 单 件

23、 质 量 139.5g 工 装 号 材 料 干 燥 设 备 红外线烘箱 温度（ ） 90 110 时间（ h） 2 3 料 筒 温 度 ( ) 后 段 200 220 中 段 220 240 前 段 190 200 喷 嘴 190 200 模 具 温 度（ ） 60 85 时 间 - (s) 注 射 3 5 保 压 15 30 冷 却 15 50 压 力MPa 注 射 压 力 85 120 保 压 50 80 后 处 理 温 度（ ） 鼓风烘箱 100 110 时 间 定 额： （ min） 辅 助 0.5 时 间（ h） 2 3 单 件 0.5 1 检 验 编 制 校 对 审 核 组 长 车 间 主 任 检 验 组 长 主管工程师